IEEE Paper Template in A4 (V1) - Politeknik Negeri Ujung Pandang

Penerapan Teknologi Sistem Transportasi Cerdas Untuk
Peningkatan Efisiensi dan Keselamatan Berkendara di Jalan Raya
Ibrahim Abduh1), Muh. Ahyar2), Lidemar Halide3)
Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Ujung Pandang, Makassar
1
[email protected]
2
[email protected]
3
[email protected]
Abstract— Perkembangan teknologi saat ini telah mengubah
banyak proses dalam segala kegiatan, seperti halnya pada
transformasi sistem transportasi. Masa depan permasalahan
transportasi jalan tidak selalu dijawab dengan pembangunan
fisik atau penambahan kapasitas saja, tetapi membutuhkan
dukungan
teknologi
informasi.
Teknologi
informasi
memungkinkan elemen dalam sistem transportasi jalan seperti,
jalan, lampu lalu lintas, tanda-tanda pesan untuk menjadi cerdas
dengan dukungan teknologi komputer (microchip dan sensor)
untuk saling berkomunikasi satu dengan lainnya melalui
teknologi nirkabel. Penerapan teknologi informasi dengan sitem
transportasi cerdas atau yang lebih dikenal dengan Intelligent
Transportation System (ITS) dapat membawa perbaikan yang
signifikan pada kinerja sistem transportasi jalan, seperti
mengurangi kemacetan, meningkatkan keselamatan dan
kenyamanan. Penelitian ini berupa pengembangan sistem
transportasi cerdas yang terdiri atas sistem informasi dan
peringatan di jalan. Sistem informasi dan peringatan di jalan
terdiri atas pemancar dan penerima berteknologi wireless IEEE
802.11n yang diintegrasikan dengan perangkat mikrokontroller.
Sistem ini akan dipasang pada perangkat yang ditempatkan
dilokasi-lokasi tertentu di jalan yang bertindak sebagai pengirim
pesan/informasi penting seperti informasi tingkat kemacetan di
jalan dan peringatan akan kondisi jalan yang rawan terjadi
kecelakaan serta tindakan antisipasinya ke setiap kendaraan
yang melewatinya. Hasil dari penelitian ini adalah penerapan
sistem transportasi cerdas, berupa produk sistem informasi dan
peringatan kendaraan akan bahaya di jalan.
Keywords— Intellegent Transportation Systems, Vehicular Ad
Hoc Network, Sistem Informasi Trafik, Sistem Peringatan
I. PENDAHULUAN
Kemacetan lalu lintas merupakan permasalahan
yang umum terjadi dikota-kota besar yang dapat
menimbulkan kerugian besar bagi pengguna jalan
terutama dalam hal materi, seperti meningkatnya
biaya operasional kendaraan, pemborosan waktu
dan tenaga. Selain itu, persoalan kemacetan
menyebabkan
semakin
rendahnya
tingkat
kenyamanan berlalu lintas serta meningkatnya
polusi udara [1].
Selain kemacetan berlalu lintas, hal penting yang
harus diperhatikan dalam berlalu lintas di jalan
adalah keselamatan. Masalah keselamatan di jalan
membutuhkan perhatian serius guna mengurangi
kuantitas kecelakaan yang terjadi mengingat
besarnya kerugian yang diakibatkannya.
Kecelakaan lalu lintas dapat terjadi dimana saja
dan kapan saja serta berlangsung sangat cepat tanpa
diduga terlebih dahulu. Meskipun demikian,
kecelakaan lalu lintas sering terjadi pada suatu
ruang dan waktu tertentu dan cenderung merupakan
keberulangan dengan tipe kecelakaan yang hampir
sama sehingga memunculkan adanya dominasi dari
suatu tipe kecelakaan tertentu, maka hal ini
mengindikasikan adanya suatu faktor penyebab
tertentu yang cenderung mempengaruhi kecelakaan
tersebut. Pada dasarnya kecelakaan melibatkan
banyak faktor, akan tetapi terdapat tiga faktor
utama yang menjadi penyebab kecelakaan secara
umum [2], yaitu:
1. Faktor manusia (pengemudi dan pejalan
kaki);
2. Faktor jalan dan lingkungannya;
3. Faktor kendaraan.
Dari ketiga faktor tersebut, faktor manusia
merupakan faktor utama yang mendominasi
terjadinya kecelakaan lalu lintas, tetapi faktor jalan
dan lingkungannya beserta faktor kendaraan tetap
tidak dapat dipandang sebelah mata sebagai faktor
yang berkontribusi terhadap kecelakaan. Oleh
karena itu, dalam peningkatan keselamatan jalan
secara umum diperlukan usaha baik untuk
mengurangi
maupun
mencegah
terjadinya
kecelakaan lalu lintas yang dapat menimbulkan
korban jiwa maupun kerugian materi, melalui usaha
mendidik pengguna jalan yang memiliki wawasan
keselamatan, menciptakan jalan dan lingkungan
yang berkeselamatan, serta kendaraan yang
memiliki tingkat keselamatan yang tinggi.
Strategi peningkatan keselamatan dijalan dapat
dilakukan melalui pendekatan pro-aktif yaitu
mencegah terjadinya kecelakaan dan juga
pendekatan reaktif mengurangi jumlah kecelakaan.
Kedua hal tersebut dapat dilakukan secara simultan
dengan menggunakan metode-metode yang ada,
yang terpenting adalah adanya teknik-teknik
penanganan kecelakaan yang efektif mampu
mencegah ataupun mengurangi kecelakaan serta
efisien di dalam pembiayaan.
Untuk mengurangi jumlah kecelakaan di jalan
dan meningkatkan keselamatan di jalan raya,
kendaraan harus mampu memantau apa yang terjadi
di sekitar mereka, meramalkan apa yang akan
terjadi selanjutnya, serta melakukan reaksi
pencegahan yang sesuai. Hal ini mensyaratkan
bahwa setiap kendaraan memiliki sistem
komunikasi baik antara kendaraan untuk
berkomunikasi satu sama lain maupun perangkat
pendukung di jalan. Teknologi ini menawarkan
harapan meningkatnya tingkat keselamatan dan
efisiensi dalam berkendara.
Salah satu solusi untuk mengatasi permasalahan
kemacetan dan kecelakaan lalu lintas, seperti yang
dilakukan negara maju adalah, dengan penerapan
teknologi sistem transportasi cerdas atau Intelligent
Transportation Systems (ITS). Sistem ITS
merupakan proses pengintegrasian dari teknologi
seperti: telekomunikasi, elektronik, dan informasi
dengan unsur lalu lintas, yaitu pengguna jalan/orang,
infrastruktur jalan, dan kendaraan yang saling
berkomunikasi. Implementasi ITS diharapkan dapat
memberikan hasil yang cukup signifikan terhadap
peningkatan kinerja sistem jaringan transportasi
jalan, seperti peningkatan: mobilitas, aksesibilitas,
dan mengurangi jumlah kecelakaan.
Penerapan ITS di negara-negara berkembang
seperti Indonesia masih sebatas kajian [3,4] dan
terkendala infrastruktur serta terbentur persoalan
penyediaan teknologi. Berdasarkan hal tersebut,
maka pada penelitian ini bertujuan untuk
mengembangkan sistem transportasi cerdas berupa
sistem informasi dan peringatan yang dapat
membantu para pengendara dalam memberikan
informasi mengenai lokasi rawan kecelakaan atau
kondisi trafik lebih awal kepada pengendara,
sehingga pengendara bisa mengantisipasi hal-hal
yang perlu dilakukan untuk menghindari kemacetan
atau terjadinya kecelakaan.
II. TINJAUAN PUSTAKA
A. INTELLEGENT TRANSPORTATION SYSTEM (ITS)
ITS adalah sistem yang menerapkan teknologi
informasi dan komunikasi secara elektronika
melalui software dan hardware komputer dalam
bidang transportasi jalan, yang mengintegrasikan
unsur-unsur lalu lintas seperti infrastruktur
transportasi, kendaraan, dan pengguna jalan [5].
Gambar 1. Elemen infrastruktur ITS
Tujuan sistem ITS adalah membantu sistem
transportasi secara keseluruhan agar bekerja secara
efektif dan efisien, sehingga dapat mengurangi
kepadatan lalu lintas, mengurangi waktu perjalanan,
meningkatkan keselamatan, dan pada akhirnya
berdampak pada peningkatan produktivitas
ekonomi.
Kelebihan sistem ini mempunyai tujuan dasar
untuk membuat sistem transportasi yang
mempunyai kecerdasan, sehingga dapat membantu
pemakai transportasi dan pengguna transportasi.
Beberapa manfaat dari aplikasi sistem ITS pada
sistem transportasi jalan seperti:
 Memungkinkan kendaraan untuk berkomunikasi
langsung dengan infrastruktur di sekitar mereka,
memungkinkan pengemudi untuk membuat
keputusan yang lebih baik tentang rute yang
dipilih dan menanggapi peringatan tentang
kemacetan atau kecelakaan yang terjadi.
 Menjaga kendaraan pada jarak yang aman dari
satu sama lain.
 Pengemudi diberitahu tentang batas kecepatan
yang harus dilakukannya.
 Mengurangi kemacetan atau antrian.
 Meningkatkan keselamatan dan kenyamanan
berkendara.

Mendapatkan informasi.
dan pada gilirannya, membentuk sebuah jaringan
dengan cakupan yang luas.
Gambar 2. Sistem tanda peringatan kendaraan di jalan
Dalam penerapannya, sistem-sistem dalam ITS
memerlukan fungsi-fungsi pendukung. Fungsi
pendukung
tersebut
meliputi:
pengawasan,
Gambar 3. Struktur Jaringan VANET [6]
komunikasi, pemrosesan data, strategi kontrol,
panduan navigasi, dan informasi kepada pengguna
Berbasis komunikasi jarak pendek dan menengah,
jalan. Untuk melaksanakan fungsi-fungsi ini, maka jaringan antar kendaraan akan memungkinkan
diperlukan alat-alat pendeteksi yang berfungsi aplikasi keselamatan bagi kendaraan, termasuk
sebagai pengumpul data dalam jumlah yang besar. informasi kondisi trafik di jalan.
Data ini dapat berupa data lalu lintas seperti
kecepatan, volume, kepadatan, waktu perjalanan,
panjang antrian, masalah kondisi dan geometri jalan,
dan lingkungan seperti kabut, banjir di permukaan
jalan, atau bencana alam seperti longsor.
B. VEHICULAR AD HOC NETWORK (VANET)
Vehicular Ad hoc Network (VANET) adalah
sebuah bentuk baru dalam komunikasi data untuk
kendaraan yang bergerak dengan kecepatan tinggi
dan pertukaran informasi terjadi di jalan raya.
VANET merupakan kategori dari Mobile Ad-hoc
Network (MANET) di mana node tediri dari
kendaraan dan Roadside Unit (RSU). VANET telah
menjadi sebuah infrastruktur komunikasi penting
bagi ITS. VANET menggunakan Dedicated Short
Range Communication (DSRC) untuk peningkatan
keselamatan
mengemudi
dan
kenyamanan
pengendara.
Jaringan VANET memadukan kemampuan
komunikasi antar kendaraan dan komunikasi antar
kendaraan dengan infrastruktur sepanjang jalan.
Setiap kendaraan dapat bergabung ke jaringan
VANET melalui komunikasi nirkabel antar
kendaraan atau ke infrastruktur. Sehingga
memungkinkan kendaraan dalam jarak 100 sampai
300 meter dapat saling terhubung satu sama lain
Gambar 4. Sistem komunikasi antar kendaraan dengan
infrastruktur jalan
III. METODE PENELITIAN
Perancangan dan realisasi perangkat sistem
transportasi cerdas, secara umum terdapat dua
bagian utama yaitu bagian pemancar dan penerima
berbasis embedded system menggunakan Arduino
Yun dan access point sebagai alat komunikasi dan
pemrosesan data informasi. Dua bagian inilah yang
menjadi dasar sistem informasi trafik dan
peringatan tanda bahaya di jalan bagi pengendara.
Adapun blok diagram perancangan hardware
sistem secara keseluruhan ditunjukkan pada
Gambar 5.
Gambar 5. Blok diagram sistem

Bagian pemancar
Bagian pemancar berfungsi mengirimkan
pesan/informasi penting seperti kondisi tingkat
kemacetan di jalan atau kondisi jalan yang rawan
terjadi kecelakaan serta tindakan antisipasinya ke
setiap kendaraan yang melewatinya.
Untuk bagian pemancar terdapat access point
berteknologi IEEE 802.11n yang telah diinstall
OpenWrt Linux serta memiliki dukungan port USB
modem sehingga dapat terkoneksi ke jaringan
Internet untuk melakukan update data informasi ke
server database pada pusat kontrol dan informasi.
Perangkat pemancar ini dipasang pada lokasi-lokasi
tertentu, seperti dilokasi rawan kecelakaan atau
lokasi strategis di jalan.
Khusus untuk informasi tanda peringatan di jalan
tidak dilakukan update data informasi. Hal ini
disebabkan informasi jalan yang sifatnya tetap
sesuai kondisi jalan yang ada. Berbeda halnya
dengan informasi kondisi trafik yang selalu
berubah-ubah/dinamis sehingga perlu dilakukan
update data ke pusat kontrol secara terus menerus
untuk menjaga ke aktualan dan ke akuratan
informasi yang diberikan. Adapun blok diagram
sistem informasi trafik seperti ditunjukkan pada
Gambar 6.
 Bagian penerima
Bagian penerima adalah bagian yang berfungsi
menerima pesan/informasi dari pemancar. Bagian
ini terdiri dari embedded system berupa
mikrokontroller Arduino Yun yang telah dibekali
dengan prosesor pendukung Atheros AR9331 dan
dukungan Ethernet serta WiFi. Prosesor Atheros
telah dilengkapi dengan Linux berbasis OpenWRT
untuk membantu dalam komunikasi data di jaringan
wireless. Pada mikrokontroller Arduino Yun
ditambahkan bagian antar muka berupa buzzer dan
LCD, yang fungsinya untuk memberikan tanda
berupa bunyi kepada pengemudi ketika mendapat
pesan/informasi dari pemancar dan kemudian
menampilkan informasi tersebut ke LCD. Perangkat
ini ditempatkan dikendaraan untuk membantu
pengemudi dalam hal navigasi guna menghindari
kemacetan dan kecelakaan di jalan.
Gambar 7. Diagram use case
Gambar 6. Blok diagram sistem informasi trafik
Untuk mengatasi permasalahan informasi yang
berbeda dari dua jalur berlawanan arah, maka
digunakan switch yang akan menentukan posisi
kendaraan dari arah mana, misalkan jalur 1 atau
jalur 2, sehingga pesan yang ditampilkan dapat
berbeda diantara kedua jalur tersebut.
Dalam perancangan software, perangkat ini
menggunakan bahasa pemrograman python untuk
mengaktifkan
socket
programming
dalam
pengiriman pesan/informasi dari pemancar ke
penerima. Selain itu pada bagian penerima juga
ditambahkan program mikrokontroller arduino
untuk mengaktifkan interface buzzer dan LCD.
Alur kerja dari program sistem peringatan dan
informasi trafik di jalan dapat dilihat pada Gambar
7.
Mulai
Mulai
Inisialisasi
hardware
Inisialisasi
hardware
100 meter. Dalam melakukan pengujian akan
diukur waktu yang dibutuhkan prototype ini untuk
mengirim dan menerima data menggunakan
aplikasi ping. Skenario yang dilakukan dalam
pengujian ini adalah sebuah pemancar dan
penerima diberi jarak antar keduanya kemudian
dilakukan pengukuran delay dan packet delivery
ratio dari proses pengiriman data. Untuk tabel data
hasil pengukuran dapat dilihat pada Tabel 4.1 dan
4.2.
Aktifkan WiFi
Tidak
Informasi trafik
Scanning sinyal dari
perangkat pemancar
Ya
Aktifkan
modem koneksi
Internet
Ada sinyal ?
Tidak
Konek database &
update informasi trafik
Ya
Konek ke perangkat
pemancar
Inisialisasi
socket client
Aktifkan access
point WiFi
Membuka koneksi ke
server
Inisialisasi
socket server
Menerima pesan/
informasi
Menunggu
koneksi
Aktifkan buzzer
Ada
permintaan
koneksi ?
Tidak
Ya
Kirim pesan/
informasi
Gambar 7. Hasil pengujian delay terhadap jarak
Dari data hasil pengujian terlihat bahwa sistem
ini dapat berkomunikasi dengan jarak maksimal 90
meter, dengan nilai delay cenderung mengalami
kenaikan untuk setiap kenaikan jarak. Hal ini
disebabkan oleh perambatan sinyal yang semakin
jauh dari pengirim ke penerima seiring
bertambahnya jarak, sehingga delay yang terjadi
semakin besar.
Pilih Jalur
Menampilkan
Informasi Jalur 1
Menampilkan
Informasi Jalur 2
Selesai
Selesai
a. Flowchart Bagian Pemancar
b. Flowchart Bagian Penerima
Gambar 7. Flowchart program
IV. HASIL DAN ANALISA
a. Pengujian jarak pengiriman dari pemancar
(access point) ke perangkat penerima
(kendaraan)
Pengujian jarak pengiriman dari pemancar ke
penerima bertujuan untuk mengukur seberapa
optimal jarak antara pemancar dengan penerima
dalam berkomunikasi secara nirkabel. Jarak yang
menjadi variabel bebas diukur mulai dari 5 meter–
Gambar 7. Hasil pengujian packet delivery ratio terhadap
jarak
Pada pengujian packet delivery ratio diketahui
bahwa nilai packet delivery ratio terlihat stabil
sampai pada jarak 65 meter. kemudian mengalami
penurunan sampai jarak maksimum 90 meter. Hal
ini disebabkan oleh menurunnya kuat sinyal pada
sisi penerima akibat jarak yang semakin jauh dari
pemancar.
b. Pengujian dengan menggunakan kendaraan
Pada skenario pengujian ini bertujuan untuk
mengetahui apakah prototype ini mampu digunakan
dalam keadaan real. Skenario dalam pengujian ini
adalah bagian pemancar diletakkan ditengah jalan.
Sedangkan bagian penerima dibawa dikendaraan
roda empat dengan jarak awal lebih dari 50 meter
untuk dapat membuat kecepatan konstan ketika
mendekat dengan bagian pemancar.
Pengambilan data dilakukan dengan variasi
kecepatan dari 10 km/jam - 100 km/jam. Hasil
pengujian ini hanya berupa data keberhasilan atau
tidaknya receiver menerima data dari transmitter
dan jarak antara transmitter dengan receiver ketika
menerima data. Hasil pengambilan data dari
pengujian dapat dilihat pada Tabel 1.
Tabel 1. Pengujian dengan menggunakan kendaraan
No
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Kecepatan
10 km/jam
20 km/jam
30 km/jam
40 km/jam
50 km/jam
60 km/jam
70 km/jam
80 km/jam
90 km/jam
100 km/jam
Jarak
(meter)
> 10
> 10
> 10
> 10
> 10
> 10
> 10
> 10
> 10
> 10
Status
Berhasil
Berhasil
Berhasil
Berhasil
Berhasil
Berhasil
Berhasil
Berhasil
Berhasil
Berhasil
V. KESIMPULAN
Setelah melakukan tahap perancangan dan
pembuatan sistem yang kemudian dilanjutkan
dengan tahap pengujian dan analisa maka dapat
diambil kesimpulan sebagai berikut:
1. Prototype sistem informasi trafik dan tanda
peringatan di jalan ini dapat menerima
pesan/informasi dengan jarak maksimum 90
meter dari titik pemancar dan kecepatan
kendaraan sampai dengan 100 km/jam.
2. Pemodelan dan prototype sistem informasi
trafik dan tanda peringatan di jalan berbasis
embedded system ini siap untuk dirancang
menjadi sebuah sistem yang utuh, dan siap
untuk dikembangkan lebih lanjut sebagai
pendukung sistem transportasi cerdas.
UCAPAN TERIMA KASIH
Terimakasih yang sebesar-besarnya kepada
Kementrian Riset, Teknologi dan Pendidikan
Tinggi atas hibah dana melalui skema Penelitian
Hibah Bersaing DIKTI 2015 sehingga penelitian ini
dapat terselenggara.
REFERENSI
[1]
[2]
[3]
[4]
[5]
Dari data hasil pengujian, dapat dilihat dengan
kecepatan maksimal pengujian yaitu 100 km/jam,
data dari transmitter masih dapat diterima oleh
receiver dengan jarak masih diatas 10 meter.
[6]
Tamin, Ofyar Z, “Perencanaan dan Pemodelan Transportasi”, ITB,
Bandung, 2000
Rustijan, Rizky Adelwin. J. “Manajemen Keselamatan Jaringan Jalan”,
Kementerian Pekerjaan Umum Badan Penelitian dan Pengembangan
Pusat Penelitian dan Pengembangan Jalan dan Jembatan, Volume 1,
2011.
E. Kusnandar, “Intellegent Transportation Systems untuk Indonesia”,
Kementerian Pekerjaan Umum Badan Penelitian dan Pengembangan
Pusat Penelitian dan Pengembangan Jalan dan Jembatan, Volume 1,
2011.
E. Kusnandar, “Intellegent Transportation Systems untuk Jalan Bebas
Hambatan”. Kementerian Pekerjaan Umum Badan Penelitian dan
Pengembangan Pusat Penelitian dan Pengembangan Jalan dan
Jembatan, Volume 1, 2011.
eSafety Forum “Intelligent Infrastructure Working Group”, iMobility
Support and iMobility Forum, 2008
Tsugawa, S, “Issues and recent trends in vehicle safety communication
systems”. IATSS. Research, Journal of international association of
traffic
and
safety
sciences,
Vol.
29
No.1,
2005